F??sica

La f??sica (del grec ?????????????? (phusikos), "natural" i ?????????? (phusis), "natura") es la ci??ncia que estudia la natura en el seu sentit m??s ampli, ocupant-se del comportament de la mat??ria i l'energia, i de les forces fonamentals de la natura que governen les interaccions entre les part??cules. Fou anomenada filosofia natural fins a finals del segle XIX. Els f??sics estudien un ampli espectre de fen??mens f??sics: des de les part??cules subat??miques, les quals formen la mat??ria ordin??ria (f??sica de part??cules), a l'Univers com un tot (cosmologia).

Els descobriments de la f??sica troben aplicaci?? en totes les altres ci??ncies naturals, ja que la mat??ria i l'energia s??n els components b??sics del m??n natural. Algunes de les propietats estudiades en f??sica s??n comunes a tots els sistemes materials, com la conservaci?? de l'energia. Aquestes propietats s??n sovint anomenades lleis f??siques. De vegades s'ha dit que la f??sica ??s la "ci??ncia fonamental", perqu?? les altres ci??ncies (biologia, qu??mica, geologia, etc.) tracten amb determinats tipus de sistemes materials que obeeixen les lleis de la f??sica. Per exemple, la qu??mica ??s la ci??ncia de les mol??cules i els components qu??mics que aquestes formen en grans quantitats. Les propietats dels components qu??mics v??nen determinades per les propietats de les mol??cules, les quals s??n descrites amb precisi?? per distintes ??rees de la f??sica com la mec??nica qu??ntica, la termodin??mica i l'electromagnetisme.

La f??sica est?? estretament relacionada amb les matem??tiques. Les matem??tiques proporcionen a la f??sica el llenguatge i les eines necess??ries que permeten obtenir una formulaci?? precisa (quantitativa) de les lleis f??siques i els fen??mens que aquestes impliquen. Aix??, de retruc, fa possible que es puguin verificar (o descartar) els resultats predits experimentalment.

Les teories f??siques s??n gaireb?? sempre expressades en forma de relacions matem??tiques, i les matem??tiques requerides acostumen a ser m??s complicades que les d'altres ci??ncies. Una difer??ncia b??sica entre f??sica i matem??tiques ??s que la f??sica s'ocupa, en ??ltima inst??ncia, de les descripcions del m??n material, mentre que les matem??tiques tracten amb abstraccions que no depenen d'ell. Val a dir que la distinci?? no sempre ??s ??bvia: hi ha una gran quantitat d'investigaci?? a mig cam?? entre f??sica i matem??tiques, coneguda amb el nom de f??sica matem??tica, dedicada a desenvolupar l'estructura matem??tica de les teories f??siques. Tanmateix, aquesta uni?? entre matem??tiques i f??sica amaga un aspecte ben sorprenent, i ??s que la f??sica tamb?? fa les seves aportacions a les matem??tiques.

Taula de continguts

1 Visi?? general de la investigaci?? en la f??sica
2 Enlla??os externs

[edita] Visi?? general de la investigaci?? en la f??sica

[edita] F??sica Antiga

Els xinesos, els babilonis, els egipcis i els mayas van observar els moviments dels planetes i van assolir predir els eclipsis, per?? no van aconseguir trobar un sistema subjacent que expliqu??s el moviment planetari. Les especulacions dels fil??sofs grecs van introduir dues idees fonamentals sobre els components de l'Univers, oposades entre si: el atomismo, proposat per Leucipo en el segle IV a. de C., i la teoria dels elements, formulada en el segle anterior. Vegi's Filosofia occidental. En Alexandria, el centre cient??fic de la civilitzaci?? occidental durant el per??ode hel??len??stic, va haver notables avan??os. All??, el matem??tic i inventor grec Arquimedes va dissenyar amb palanques i cargols diversos aparells mec??nics pr??ctics i va amidar la densitat d'objectes s??lids submergint-los en un l??quid. Altres cient??fics grecs importants d'aquella ??poca van ser l'astr??nom Aristarco de Samos, que va trobar la relaci?? entre les dist??ncies de la Terra al Sol i de la Terra a la Lluna, el matem??tic, astr??nom i ge??grafo Erat??stenes, que va amidar la circumfer??ncia de la Terra i va elaborar un cat??leg d'estrelles, i l'astr??nom Hiparco de Nicea, que va descobrir la precesi??n dels equinoccios. En el segle II d. de C. l'astr??nom, matem??tic i ge??grafo Tolomeo va proposar el sistema que duu el seu nom per a explicar el moviment planetari. En el sistema de Tolomeo, la Terra est?? en el centre i el Sol, la Lluna i les estrelles giren entorn d'ella en ??rbites circulars

[edita] F??sica cl??ssica

Algunes forces de la f??sica cl??ssica

La f??sica cl??ssica inclou les branques tradicionals i temes que foren reconeguts i prou ben desenvolupats abans del comen??ament del segle XX:

Mec??nica s'ocupa dels cossos sobre els que actuen les forces i altres cossos en moviments i es pot dividir en est??tica (estudi de les forces sobre un o m??s cossos en rep??s), cinem??tica (estudi del moviment sense importar-ne la causa) i din??mica (estudi del moviment i les forces que l'afecten); a la vegada la mec??nica pot dividir-se en mec??nica de s??lids i mec??nica de fluids. Aquesta ??ltima compr??n branques com la hidrost??tica, hidrodin??mica, aerodin??mica i pneum??tica.
L'ac??stica, l'estudi del so, sovint es considera una branca de la mec??nica perqu?? el so ??s degut al moviment de les part??cules d'aire, o un altre medi, a trav??s del qual les ones sonores poden viatjar i per tant pot explicar-se en termes de lleis de la mec??nica. Entre les branques m??s modernes de l'ac??stica es troba l'ultras??nica, que ??s l'estudi de les ones sonores a molt alta freq????ncia, m??s enll?? del nivell d'audici?? hum??.
L'??ptica, l'estudi de la llum, s'encarrega no sols de la llum visible sin?? tamb?? de la radiaci?? infraroja i ultraviolada, les quals manifesten tots els fen??mens de la llum visible excepte la visibilitat, ??s a dir, reflexi??, refracci??, interfer??ncia, difracci??, difusi?? (vegeu espectre electromagn??tic) i polaritzaci??.
La termodin??mica s'encarrega de les relacions entre el calor (l'energia interna que posseeixen les part??cules de les quals es composa una subst??ncia) i altres formes d'energia.
L'electromagnetisme ha sigut estudiat com una branca de la f??sica des que fou descoberta la connexi?? entre l'electricitat i el magnetisme a principis del segle XIX. Un corrent el??ctric crea un camp magn??tic i un camp magn??tic canviant la inducci?? d'un corrent el??ctric. L'electrost??tica tracta les c??rregues el??ctriques en rep??s, l'electrodin??mica les c??rregues en moviment i la magnetost??tica els pols magn??tics en rep??s.

[edita] F??sica en l'edat mitjana

Durant l'edat mitjana es van produir pocs avan??os, tant en la f??sica com en les altres ci??ncies. No obstant aix??, savis ??rabs menjo Averroes o menjo Ibn al-Nafis (tamb?? conegut com al-Qarashi) van contribuir a la conservaci?? de molts tractats cient??fics de la Gr??cia cl??ssica. En general, les grans universitats medievals fundades a Europa per les ordres mon??stiques a partir del segle XIII no van suposar un gran avan?? per a la f??sica i altres ci??ncies experimentals. El fil??sof escol??stico i te??leg itali?? sant Tom??s de Aquino, per exemple, va tractar de demostrar que les obres de Plat?? i Arist??til eren compatibles amb les Sagrades Escriptures. El fil??sof escol??stico i cient??fic brit??nic Roger Bacon va ser un dels pocs fil??sofs que va defensar el m??tode experimental com aut??ntica base del coneixement cient??fic; tamb?? va investigar en astronomia, qu??mica, ??ptica i disseny de m??quines.

[edita] F??sica moderna

La major part de la f??sica cl??ssica es preocupa per la mat??ria i l'energia a una escala normal d'observaci??; per contra, molta de la f??sica moderna (??s a dir, els canvis que portaren les revolucion??ries teories de principis del segle XX al m??n dels f??sics) s'ocupa del comportament de la mat??ria i l'energia sota condicions extremes (a velocitats lum??niques o pr??ximes a la de la llum) o en una escala molt gran o molt menuda. Per exemple, la f??sica at??mica i la nuclear estudien la mat??ria a l'escala m??s menuda a la que poden identificar-se els elements qu??mics. La f??sica de part??cules treballa a una escala m??s menuda encara, encarregant-se de les unitats m??s b??siques de la mat??ria. Aquesta branca de la f??sica es tamb?? coneguda com f??sica d'alta energia per les energies extremadament elevades que s??n necess??ries per produir molts dels tipus de part??cules en enormes acceleradors de part??cules. A aquesta escala, no s??n v??lides les nocions d'espai, temps, mat??ria i energia a les que estem acostumats.

Les dues teories principals en la f??sica moderna presenten un diferent panorama dels conceptes de temps, espai i mat??ria del que presentava la f??sica cl??ssica. La teoria qu??ntica s'ocupa de la natura discreta (en comptes de cont??nua) de molts fen??mens a nivell at??mic i subat??mic, i dels aspectes complementaris de les ones i part??cules en la descripci?? d'aquests fen??mens. La teoria de la relativitat tracta de la descripci?? dels fen??mens que ocorren en el marc de refer??ncia que es troba en moviment respecte a un observador; la teoria especial de la relativitat s'encarrega del moviment uniforme en un espai-temps pla i d'objectes movent-se a la velocitat de la llum o prop i la teoria general de la relativitat de moviment accelerat relativament en l'espai-temps corbat i la seua connexi?? amb la gravitaci??. Tant la teoria qu??ntica com la de la relativitat troben aplicacions en totes les ??rees de la f??sica moderna.

[edita] F??sica te??rica i experimental

La cultura de la investigaci?? f??sica difereix de les altres ci??ncies en la separaci?? de teoria i experiment. Des del segle XX, la major part dels f??sics s'han especialitzat o b?? en f??sica te??rica o b?? en f??sica experimental, i en el segle XX molt pocs han tingut ??xit en ambd??s camps d'investigaci??. En contrast, quasi tots els te??rics exitosos en biologia i qu??mica han sigut tamb?? experimentadors.

En l??nies generals, els te??rics busquen desenvolupar teories que descriguin i interpretin resultats experimentals existents i prediguin amb ??xit resultats futurs, mentre que els experimentadors ideen i realitzen experiments per explorar nous fen??mens i comprovar les prediccions te??riques. Encara que teoria i experiment s??n desenvolupats independentment, depenen en gran mesura un de l'altre. El progr??s en f??sica freq??entment ve quan els experimentadors fan un descobriment que les teories existents no poden explicar, necessitant-se aleshores noves teories. De forma similar, idees sorgides de la teoria sovint inspiren nous experiments. En abs??ncia d'experiment, la investigaci?? te??rica pot anar en la direcci?? equivocada. Aquesta ??s una de les cr??tiques que ha sigut dirigida cap a la teoria de cordes, una popular teoria en la f??sica d'altes energies per a la qual encara no s'ha ideat cap prova experimental.

[edita] Enlla??os externs

A Wikimedia Commons hi ha contingut multim??dia relatiu a:
F??sica

Principals camps de les Ci??ncies naturals
Astronomia \| Biologia \| Ci??ncies de la Terra \| F??sica \| Qu??mica

v ??? d ??? e Principals camps de la F??sica
Astrof??sica ??? Mec??nica cl??ssica ??? F??sica de la mat??ria condensada ??? Mec??nica dels medis continus ??? Termodin??mica ??? Electromagnetisme ??? Teoria de la relativitat ??? F??sica de part??cules ??? Teoria qu??ntica de camps ??? Mec??nica qu??ntica ??? Mec??nica estad??stica ??? F??sica te??rica